Patologías7.1.- Efectos del agua
Los túneles y cavidades subterráneas tienden a actuar como drenes permanentes del terreno, siendo un gran problema constructivo que se ha de solventar.
Debemos tener muy en cuenta los siguientes aspectos: Su influencia en el procedimiento de construcción, La influencia en la estabilidad de la cavidad y en el revestimiento, Los efectos durante la explotación, La afección en el medio ambiente
En el reconocimiento previo al proyecto hay que intentar definir las circunstancias adversas derivas de la presencia de agua.
El agua puede afectar a la estabilidad del túnel, deformándolo y reduciendo su resistencia al estrés y cizallamiento.
En la excavación de un túnel en una zona contenedora de agua se debe tener en cuenta el flujo de las filtraciones del agua hacia lugares de menor presión. Se debe de considerar la presión en los límites del túnel como presión atmosférica, nuestro túnel actuará como drenaje de las aguas subterráneas.
Empujes debidos al agua: 1
Estado hidrostático 2.Agua en circulación
Salvo justificación en contra los cálculos se efectuaran por el método de las presiones efectivas. Si existe una capa freática en reposo en el trasdós del elemento de contención, se considerará el empuje debido al terreno sumergido, total o parcialmente, y el empuje hidrostático del agua.
En caso de existir agua en circulación, debe determinarse la red de corriente o de filtración correspondiente a las condiciones de contorno, en el elemento de contención y en el terreno. Para ello se pueden utilizar diversos métodos: analíticos, gráficos y analógicos.
Para la determinación de la red de corriente se hará una estimación cuidadosa de la permeabilidad, introduciendo las correcciones oportunas por anisotropía, estratificación, etc.
Se estudiarán los siguientes casos:
- Filtración hacia el sistema de drenaje de la capa freática existente en el terreno
- Infiltración vertical del agua de lluvia
Cuando al nivel de la base del elemento de contención no exista un estrato impermeable y sea posible la filtración bajo el elemento de contención, debe calcularse la fuerza de subpresión correspondiente a partir de la red de filtración.
Principales efectos del agua son:
Inestabilidad del frente de trabajo
Uno de los mayores riesgos en terrenos poco consolidados, especialmente peligroso durante la creación de falsos túneles o túneles que se encuentren a poca profundidad, debido a que la inestabilidad del frente se puede propagar hacia la superficie, creando chimeneas y pequeños cráteres en el suelo, descargándose el material sobre el frente del túnel.Desprendimiento del techo
Se debe al colapse de la parte superior del túnel, el cual, saturado de agua, ejerce una presión superior a la soportada por el sostenimiento. El efecto aumenta cuando la realización del túnel se realiza mediante varias fases, el sostenimiento no es completo, y tiene menor probabilidad de soportar el esfuerzo.Subsidencia
Importante en túneles urbanos. La variación de cota del terreno de varios centímetros puede generar problemas en las estructuras adyacentes. Se puede producir por el drenaje del agua durante la creación del túnel, eliminando la saturación del agua de la zona, haciendo que el terreno se compacte de manera que desciende la cota de este.Deformación
Producido cuando los poros del terreno adyacente al túnel se encuentran saturados de agua, y la presión del túnel es menor a la que se encuentra en los poros, de manera que si el sostenimiento no se ha realizado previniendo estos posibles factores, el túnel puede recibir mayores esfuerzos a los esperados, generando deformaciones o roturas.Hinchamiento del suelo y flujos del agua
Producido por la tendencia del agua a desplazarse hacia zonas de menor presión, de manera que el flujo de este tiende hacia el interior del túnel, inundándolo.
Podemos distinguir entre túneles situados en zonas de Aguas subterráneas, en zonas de Saturación o en la Franja capilar.
La intensidad de agresividad del agua contra el revestimiento dependerá del tipo de agua del terreno y puede manifestarse de dos maneras: agua capilar o agua de capa hídrica.
Esta división existe una clasificación de las medidas a tomar en cuanto a las técnicas de impermeabilización, así distinguiremos:
Impermeabilización en franja capilar:
Pinturas impermeables, Escasamente membranas
Impermeabilización en zonas de Saturación:
Morteros hidrófugos, Membranas
Impermeabilización en Aguas Subterráneas:
Membranas, Escasamente morteros hidrófugos.
Las diferencias se basan sobre todo, en el modo y en el tipo de impermeabilización en cuanto a los puntos siguientes:
Impermeabilización en franja capilar
Debe ser efectuada en toda construcción subterránea, ya que se deben cerrar los poros para evitar que la humedad llegue al interior según las leyes de los capilares.
Impermeabilización en zonas saturadas
Se debe desviar el agua para que no se forme presión. Generalmente esta agua desviada se recoge en un drenaje longitudinal del túnel.
Impermeabilización en aguas subterráneas
Debe ser una impermeabilización flexible y cerrada, y resistente a la presión del agua subterránea. Durante la construcción es necesario bajar el nivel freático o eliminarla mediante aire comprimido. Es muy importante conocer la composición química del agua y del terreno para poder elegir un material de impermeabilización adecuado. Es indispensable investigar la estructura química del suelo y de las aguas subterráneas antes de empezar la construcción de un túnel. Sólo en ese momento, es posible elegir los materiales de construcción e impermeabilizantes para usarlos de manera que puedan cumplir con su misión.